JP6890477B2 - Hydrogen generating material manufacturing method, fuel cell, hydrogen generating method - Google Patents
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Description
本発明は水素を発生させる技術に係り、特に、燃料電池用の水素を発生させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating hydrogen, and more particularly to a technique for generating hydrogen for a fuel cell.
化石燃料の消費による地球温暖化や、エネルギー資源の逼迫の中で、水素をエネルギーとする燃料電池は注目されている。
燃料電池は、家庭用、産業用、自動車用、携帯機器用電源としての用途が考えられているが、特に、使いきりではなく、また、充電などに要する時間なども必要がなく、水素を発生させる材料を補充することで発電が可能になることから、長時間の運転に対応できる電池としての可能性は高いと言われている。
しかしながら水素発生材料の安全性や可搬性には改良すべき点があり、取り扱いが簡単で発電が容易な水素発生材料が求められている。
Amid global warming caused by fossil fuel consumption and tight energy resources, fuel cells that use hydrogen as energy are drawing attention.
Fuel cells are considered to be used as power sources for households, industries, automobiles, and mobile devices, but in particular, they are not used up and do not require time for charging, etc., and generate hydrogen. It is said that there is a high possibility as a battery that can handle long-term operation because it is possible to generate electricity by replenishing the material to be used.
However, there are points to be improved in the safety and portability of hydrogen-generating materials, and there is a demand for hydrogen-generating materials that are easy to handle and generate electricity.
保存・運搬・取り扱いに容易な水素発生材料を提供することにある。 The purpose is to provide hydrogen generating materials that are easy to store, transport, and handle.
上記課題を解決するために、本発明は、水素発生材料片と水とを反応させて水素を生成し、生成された水素と酸素を反応させて発電し、負荷に電力を供給する燃料電池の水素を発生させる燃料電池の前記水素発生材料片を製造する水素発生材料製造方法であって、添加金属とアルミニウムとが混合された溶射原料を成形して所定形状の溶射材料を得る成形工程と、前記溶射材料を熔融させて熔融物の溶滴を吹き飛ばして成膜用基板の成膜面に付着させて溶射膜を形成する溶射工程と、前記溶射膜を前記成膜面から剥離させ、前記溶射膜から所望形状の水素発生材料片を形成する片形成工程と、を有し、前記添加金属は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成り、アルミニウム100質量%に対して0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有させる水素発生材料製造方法である。
また、本発明は、前記溶射工程の後、前記溶射膜を圧延して薄くする圧延工程が設けられた水素発生材料製造方法である。
また、本発明は、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対してSiを0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有させた、水素発生材料製造方法である。
また、本発明は、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対して、Mgを0.2質量%以上2質量%以下の範囲で含有させた、水素発生材料製造方法である。
また、本発明は、前記添加金属はBiを含有し、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対して0.2質量%以上2質量%以下の範囲でMgを含有させ、前記溶射膜又は前記水素発生材料片の少なくとも一方を熱処理する水素発生材料製造方法である。
また、本発明は、水素を発生させる水素発生装置と、水素と酸素を反応させて発電し、負荷に電力を供給する電池本体と、を有する燃料電池であって、前記水素発生装置は、水と水素発生材料片とを反応させ、水素を発生させて前記電池本体に供給する反応容器と、を有し、前記水素発生材料片は、添加金属とアルミニウムとが混合された溶射原料が熔融されて生成された溶滴が吹き飛ばされて成膜用基板の成膜面に付着して形成された溶射膜から形成され、前記添加金属は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成り、アルミニウム100質量%に対して0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有された燃料電池である。
また、本発明は、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対してSiを0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有された、燃料電池である。
また、本発明は、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対して、Mgが0.2質量%以上2質量%以下の範囲で含有された燃料電池である。
また、本発明は、前記添加金属はBiを含有し、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対して0.2質量%以上2質量%以下の範囲でMgが含有され、前記溶射膜又は前記水素発生材料片は熱処理がされた燃料電池である。
また、本発明は、水素発生材料片と水とを反応容器内で反応させて水素を生成し、生成された水素と酸素を反応させて発電し、負荷に電力を供給する燃料電池の前記反応容器内で水素を発生させる水素発生方法であって、添加金属とアルミニウムとが混合された溶射原料を成形して所定形状の溶射材料を得る成形工程と、前記溶射材料を熔融させて溶滴を生成し、前記溶滴を吹き飛ばして成膜用基板の成膜面に付着させて溶射膜を形成する溶射工程と、前記溶射膜を前記成膜面から剥離させた後、前記溶射膜から所望形状の水素発生材料片を形成する切断工程と、前記水素発生材料片と水とを前記反応容器内で接触させ、反応によって水素を発生させる水素発生工程と、を有し、前記添加金属は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成り、アルミニウム100質量%に対して0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有させる水素発生方法である。
また、本発明は、前記溶射工程の後、前記切断工程の前に、前記溶射膜を圧延して薄くする圧延工程が設けられた水素発生方法である。
また、本発明は、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対してSiを0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有させた、水素発生方法である。
また、本発明は、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対して、Mgを0.2質量%以上2質量%以下の範囲で含有させた、水素発生方法である。
また、本発明は、前記添加金属はBiを含有し、前記溶射原料には前記アルミニウム100質量%に対して0.2質量%以上2質量%以下の範囲でMgを含有させ、前記溶射膜又は前記水素発生材料片を熱処理する水素発生方法である。
また、本発明は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成る添加金属が、アルミニウム100質量%に対して0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有され、前記添加金属が前記アルミニウム中に分散された構造を有する水素発生材料である。
また、本発明は、前記アルミニウム100質量%に対してSiを0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有する水素発生材料である。
また、本発明は、前記アルミニウム100質量%に対してMgを0.2質量%以上2質量%以下の範囲で含有する水素発生材料である。
また、本発明は、前記添加金属はBiを含有し、前記アルミニウム100質量%に対して0.2質量%以上2質量%以下の範囲でMgを含有し、熱処理がされた水素発生材料である。
In order to solve the above problems, the present invention relates to a fuel cell that reacts a hydrogen generating material piece with water to generate hydrogen, reacts the generated hydrogen with oxygen to generate power, and supplies power to a load. A method for producing a hydrogen-generating material for producing the hydrogen-generating material piece of a fuel cell for generating hydrogen, which comprises molding a spraying raw material in which an additive metal and aluminum are mixed to obtain a spraying material having a predetermined shape. A spraying step of melting the sprayed material to blow off droplets of the molten material and adhering it to the film-forming surface of the film-forming substrate to form a sprayed film, and a spraying step of peeling the sprayed film from the film-forming surface and spraying the film. It has a piece forming step of forming a hydrogen generating material piece having a desired shape from a film, and the additive metal is composed of any one or more of Sn, In or Bi, and is 0. This is a method for producing a hydrogen generating material, which contains 1% by mass or more and 20% by mass or less.
Further, the present invention is a method for producing a hydrogen generating material, which is provided with a rolling step of rolling and thinning the sprayed film after the spraying step.
Further, the present invention is a method for producing a hydrogen generating material in which Si is contained in the range of 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum in the thermal spraying raw material.
Further, the present invention is a method for producing a hydrogen generating material, in which Mg is contained in the range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum in the thermal spraying raw material.
Further, in the present invention, the additive metal contains Bi, and the thermal spraying raw material contains Mg in a range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum, and the thermal spraying film or This is a method for producing a hydrogen generating material, in which at least one of the hydrogen generating material pieces is heat-treated.
Further, the present invention is a fuel cell having a hydrogen generator that generates hydrogen and a battery body that reacts hydrogen and oxygen to generate power and supplies power to a load, and the hydrogen generator is water. It has a reaction vessel that reacts with a hydrogen generating material piece to generate hydrogen and supplies it to the battery body, and the hydrogen generating material piece is melted with a sprayed raw material in which an additive metal and aluminum are mixed. It is formed from a sprayed film formed by blowing off the droplets generated in the process and adhering to the film-forming surface of the film-forming substrate, and the additive metal is composed of any one or more of Sn, In or Bi. , A fuel cell contained in the range of 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of aluminum.
Further, the present invention is a fuel cell in which the thermal spraying raw material contains Si in a range of 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum.
Further, the present invention is a fuel cell in which Mg is contained in the range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum in the thermal spraying raw material.
Further, in the present invention, the additive metal contains Bi, and the thermal spraying raw material contains Mg in a range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum. The hydrogen generating material piece is a fuel cell that has been heat-treated.
Further, in the present invention, the above-mentioned reaction of a fuel cell in which a hydrogen generating material piece and water are reacted in a reaction vessel to generate hydrogen, and the generated hydrogen and oxygen are reacted to generate electricity, and power is supplied to a load. A hydrogen generation method that generates hydrogen in a container, in which a molding step of molding a sprayed raw material in which an additive metal and aluminum are mixed to obtain a sprayed material having a predetermined shape, and a molding step of melting the sprayed material to generate droplets. A spraying step of forming the molten film by blowing off the droplets and adhering them to the film-forming surface of the film-forming substrate to form a sprayed film, and after peeling the sprayed film from the film-forming surface, a desired shape is formed from the sprayed film. The additive metal has a cutting step of forming a hydrogen-generating material piece and a hydrogen-generating step of bringing the hydrogen-generating material piece and water into contact with each other in the reaction vessel to generate hydrogen by the reaction. , In or Bi, and is a hydrogen generation method containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of aluminum.
Further, the present invention is a hydrogen generation method in which a rolling step of rolling and thinning the sprayed film is provided after the spraying step and before the cutting step.
Further, the present invention is a hydrogen generation method in which Si is contained in the range of 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum in the thermal spraying raw material.
Further, the present invention is a hydrogen generation method in which Mg is contained in the range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum in the thermal spraying raw material.
Further, in the present invention, the additive metal contains Bi, and the thermal spraying raw material contains Mg in a range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum, and the thermal spraying film or This is a hydrogen generation method for heat-treating the hydrogen generation material piece.
Further, in the present invention, the additive metal composed of any one or more of Sn, In or Bi is contained in the range of 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of aluminum. Is a hydrogen generating material having a structure dispersed in the aluminum.
Further, the present invention is a hydrogen generating material containing Si in a range of 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum.
Further, the present invention is a hydrogen generating material containing Mg in a range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum.
Further, the present invention is a hydrogen generating material in which the additive metal contains Bi, contains Mg in a range of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the aluminum, and is heat-treated. ..
水素発生材料を安全に保管することができる。
水素ガスを安全に発生させることができる。
必要な量の水素を発生させることができる。
The hydrogen generating material can be safely stored.
Hydrogen gas can be generated safely.
The required amount of hydrogen can be generated.
まず、水素発生材料の製造工程を説明する。
<成形工程>
先ず、アルミニウムに、後述する添加金属を添加してアルミニウム合金から成る溶射原料4を作成する(図1(a))。
First, the manufacturing process of the hydrogen generating material will be described.
<Molding process>
First, a thermal spraying raw material 4 made of an aluminum alloy is prepared by adding an additive metal described later to aluminum (FIG. 1 (a)).
例えば、熔融されたアルミニウムに添加金属を添加して混合し、冷却して溶射原料を作成してもよいし、アルミニウムと添加金属とを加熱溶融させ、混合した後冷却して溶射原料を作成してもよい。溶射原料は例えばインゴット状である。 For example, an additive metal may be added to molten aluminum and mixed to prepare a thermal spraying raw material, or aluminum and the additive metal may be heated and melted, mixed and then cooled to prepare a thermal spraying raw material. You may. The thermal spray raw material is, for example, ingot-shaped.
次に、溶射原料を所定の形状に加工して溶射材料を得る。溶射材料を構成するアルミニウム合金は、溶射原料と同じ成分である。
図1(b)の符号2は溶射原料がワイヤー形状に成形された溶射材料であり、ワイヤー形状の溶射材料2を作成する加工法としては、伸線加工、引き抜き加工、押し出し加工等の加工方法が挙げられる。
Next, the thermal spraying raw material is processed into a predetermined shape to obtain a thermal spraying material. The aluminum alloy constituting the thermal spraying material has the same components as the thermal spraying raw material.
<溶射工程>
次に、図2の符号60は、この溶射材料2を溶射処理する溶射装置である。
この溶射装置60は、ノズル61の内部に溶射室63が設けられている。溶射室63の内部には、溶射材料2が配置されており、溶射材料2の熔融物が吹き飛ばされて形成された溶滴である溶射物73が放出される放出口66の前面には、成膜用基板10の成膜面21が配置されている。成膜用基板10は金属製又はセラミックス製の板であり、成膜面21は、その片面である。
<Spraying process>
Next,
The
溶射室63には着火装置が配置されており、また、溶射室63にはガス流路64と圧縮空気流路65とが接続されている。
ガス流路64はガス源に接続されており、ガス源から溶射装置60に供給された燃焼ガスと酸素とが、ガス流路64を通って溶射室63の内部に流入すると、着火装置によって着火され、燃焼ガスの燃焼が開始される。
An ignition device is arranged in the
The
溶射材料2は棒状体であり、その先端が溶射室63の内部に位置するようにされている。
圧縮空気流路65は圧縮空気源に接続されており、圧縮空気流路65から送られる圧縮空気によってガス流路64から送られる燃焼ガスをノズル61の内部で燃焼させて燃焼フレームが生成されると、溶射材料2の先端は、燃焼ガスのフレーム(炎)69と接触し、又はフレーム69に近接した場所に位置し、燃焼ガスの燃焼によって加熱され、熔融して熔融物が生成される。
The
The compressed
圧縮空気源から溶射装置60に供給された圧縮空気は圧縮空気流路65を流れて溶射材料2の熔融物に衝突し、熔融物を吹き飛ばして溶滴を形成する。溶滴である溶射物73は、溶射室63に設けられた放出口66から溶射装置60の外部に、圧縮空気と共に噴出され、空中を飛行する。
The compressed air supplied from the compressed air source to the
図1(c)に示す通り、溶射物73の飛行先には成膜面21が配置されており、溶射物73は成膜面21に衝突すると付着する。この付着が進行すると溶射物73の堆積が進行し、溶射物73から成る溶射膜5が形成される(図1(d))。溶射膜5の膜厚は2〜3mmである。
As shown in FIG. 1 (c), the film-forming
溶射膜5は、アルミニウムに添加金属が分散された粒子同士が重なり合って互いに固着された構造になっており、添加金属が添加された熔融アルミニウムを鋳造して得られたアルミニウム合金に比べると、添加金属が均一に分散され、溶射膜5は水崩壊性を有している。
成膜面21は平坦に形成され、鏡面に仕上げられているので、溶射膜5は成膜用基板10から容易に剥離させることができる。
The thermal sprayed
Since the film-forming
<圧延工程>
剥離させた溶射膜5を図1(e)の圧延装置20の台23上に配置し、圧延ローラ32によって溶射膜5を押圧しながら回転軸33を中心として圧延ローラ32を回転させる。溶射膜5は押圧されて薄くされて面積が大きくなる。符号6は薄くされた溶射膜を示している。
<Rolling process>
The peeled
<切断工程>
薄くされた溶射膜6が所望の大きさに截断されると、可搬性を有する水素発生材料片が得られる。
<Cutting process>
When the thinned sprayed
<燃料電池>
その水素発生材料片を用いる燃料電池について説明する。
図3(b)はその燃料電池1であり、水素発生装置7と電池本体8とを有している。
<Fuel cell>
A fuel cell using the hydrogen generating material piece will be described.
FIG. 3B shows the
先ず、水素発生装置7を説明すると、図3(a)を参照し、水素発生装置7は反応容器9を有しており、反応容器9の内部には水素発生材料片が配置されている。図3(a)の符号3は、小径の円盤状に成形された水素発生材料片を示している。
反応容器9は、開口45と、開口45を塞ぐ蓋46とを有しており、蓋46を開けると、開口45から反応容器9の内部に水を注入できるようにされている。
First, the
The
次に、電池本体8を説明すると、電池本体8は反応容器11を有しており、反応容器11の内部は板状にされた電解質14によって燃料室13と空気室15とに二分されている。ここでは、電解質14には固体電解質が用いられている。
Next, the
燃料室13側の電解質14の片面には燃料極16が密着して配置され、燃料室13の内部空間は燃料極16と接触しながら電解質14とは非接触にされている。また、電解質14の空気室15側の面には空気極17が密着して配置され、空気室15の内部空間は空気極17と接触しながら電解質14とは非接触にされている。
The
ここでは、燃料極16の電解質14と接触した面とは反対側の面は燃料室13の内部空間に露出されており、空気極17の電解質14と接触した面とは反対側の面は空気室15の内部空間に露出されている。
Here, the surface of the
反応容器9には水素ガス放出口12が設けられ、燃料室13には水素ガス導入口27が設けられており、水素ガス放出口12と水素ガス導入口27とを配管28によって接続すると、反応容器9の内部空間と燃料室13の内部空間とが配管28によって接続される。
開口45から水を反応容器9の内部に投入し、次いで、水素発生材料片3を開口45から投入し、蓋46によって開口45を閉じる。
The
Water is poured into the
水素発生材料片3は、Alに添加金属が含有されたアルミニウム合金であり、添加金属は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成り、アルミニウム100質量%に対して(以下同じ)、添加金属を0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有されている。
The hydrogen
水素発生材料片3は水と接触すると、水は、水素発生材料片3を構成する粒子の間に侵入し、アルミニウム合金と水とが反応して水素ガスが発生する。
Sn、In、Biはアルミニウム中に均一に分散されることで、アルミニウム合金が水と接触したときに、電気化学的な反応を起こし水素発生材料片3を構成するアルミニウム合金が水素を発生させながら崩壊する。
When the hydrogen generating
Sn, In, and Bi are uniformly dispersed in aluminum, so that when the aluminum alloy comes into contact with water, an electrochemical reaction occurs and the aluminum alloy constituting the hydrogen generating
水素発生材料片3が全部反応するまでには所定時間を要し、その間には水素は継続して発生する。
また、水素の発生量は水素発生材料片3の量に比例しており、反応容器9の中に投入する水素発生材料片3の量によって発生する水素の量を制御することができる。
また、水素発生材料片3の反応が終了しても、新しい水素発生材料片3を反応容器9に投入することで、水素ガスの発生を再開することができる。
It takes a predetermined time for all the hydrogen generating
Further, the amount of hydrogen generated is proportional to the amount of the hydrogen generating
Further, even if the reaction of the hydrogen generating
<発電工程>
このように、水素発生材料片3が反応容器9の内部で水崩壊し、H2(水素ガス)を発生させると、発生したH2は、燃料室13に移動する。
<Power generation process>
In this way, when the hydrogen generating
燃料極16は水素ガスを透過させ、空気極17は酸素ガスを透過させるように構成されている。燃料室13内に導入された水素ガスは、燃料極16の内部に侵入する。
The
空気室15には、空気導入口25と排出口26とが設けられており、空気導入口25から空気室15の内部に空気が導入され、空気が空気極17に接触すると、酸素ガスは空気極17の内部に侵入する。
The
燃料極16の内部で電子が水素ガスから燃料極16に移動して水素イオンが生成され、空気極17の内部で電子が空気極17から酸素ガスに移動して酸素イオンが生成される。燃料極16と空気極17とは、端子24、22に接続されており、端子22、24の間に負荷を接続すると、水素ガスから放出された電子は燃料極16から負荷を通って空気極17へ移動し、その結果、負荷に電流が流れる。
Inside the
電解質14は、水素イオン又は酸素イオンが通過する材料で構成されており、電解質14内を水素イオンが移動すると、電解質14と空気極17とが接触する場所で水が生成され、電解質14の内部を酸素イオンが移動すると、電解質14と燃料極16とが接触する場所で水が生成される。
The
ここでは電解質14には水素イオンが移動する材料が用いられており、電解質14と空気極17とが接触する場所で生成された水は空気極17を通過して空気室15の内部空間に放出され、排出口26から大気中に放出される。
Here, a material in which hydrogen ions move is used for the
反応容器9の内部で水素発生材料片3が水素を発生させている間は、水素イオンと酸素イオンとが生成され、水素イオンと酸素イオンとが化合して水が生成される。その間は燃料電池1は発電して負荷に電力を供給しており、水素発生材料片3の水崩壊が終了すると、発電を終了させてもよいし、反応容器9に水素発生材料片3を追加して発電を継続させてもよい。
While the hydrogen generating
なお、水素発生材料片3の作成方法として、アルミニウムに添加金属を添加して混合するだけでは水崩壊性を発現させることはできず、一旦アルミニウムと添加金属とを混合して得られたアルミニウム合金から、溶射材料を成形し、溶射方法によって熔融・溶射・固化させた後、所定形状に成形すると、水崩壊性を有する水素発生材料片3を得ることができる。
As a method for producing the hydrogen generating
添加金属に加え、アルミニウム合金に0.5質量%以下の範囲でCeを添加しておくと、水崩壊性が安定して発現するようになる。また、添加金属に加え、アルミニウム合金にTiを添加するとアルミニウムの再結晶化温度が上昇するので、溶射によって溶射膜を形成する際に、添加金属の析出を防止することができる。Tiは、Al100質量%に対して0.13質量%以上4質量%以下の含有率で含有させるとよい。 When Ce is added to the aluminum alloy in the range of 0.5% by mass or less in addition to the added metal, the water disintegration property is stably exhibited. Further, when Ti is added to the aluminum alloy in addition to the added metal, the recrystallization temperature of aluminum rises, so that precipitation of the added metal can be prevented when the sprayed film is formed by thermal spraying. Ti is preferably contained at a content of 0.13% by mass or more and 4% by mass or less with respect to 100% by mass of Al.
本発明の水素発生材料片3の一部は、特に空気を遮断しなくても長期間の保存ができるように調整可能である。
A part of the hydrogen generating
アルミニウム100質量%に対してSiを0.2質量%以上0.5質量%以下の範囲で含有させると、水崩壊性を維持したまま、空気中の水分による水崩壊を防止することができる。 When Si is contained in the range of 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to 100% by mass of aluminum, water collapse due to moisture in the air can be prevented while maintaining water disintegration property.
Siを添加して空気中の水分による水崩壊を防止した本発明の水素発生材料片3を、5年間大気に接触する状態で保管したが、変化はなかった。さらにその水素発生材料片3を水の中に投入すると、直ちに反応が始まり水素が発生した。
The hydrogen
また、アルミニウム100質量%に対してMgを0.2質量%以上含有させても、空気中の水分による水崩壊を防止することができる。但し、2質量%を超えると加工性が悪くなるのでMgは、0.2質量%以上2質量%以下含有させることが好ましい。 Further, even if 0.2% by mass or more of Mg is contained with respect to 100% by mass of aluminum, water collapse due to moisture in the air can be prevented. However, if it exceeds 2% by mass, the workability deteriorates, so it is preferable to contain Mg in an amount of 0.2% by mass or more and 2% by mass or less.
特に、添加金属としてBiを含有する場合に、更にMgを含有させると、溶射膜が形成された後200℃以上300℃以下の温度に昇温される熱処理が行われると水又は温水(「温水」は60℃以上100℃以下に昇温した水とする。)で水崩壊するが、熱処理が行われない場合には、水又は温水では水崩壊が発生しなくなる。 In particular, when Bi is contained as an additive metal and Mg is further contained, water or hot water (“warm water”) is subjected to heat treatment in which the temperature is raised to 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower after the thermal spray film is formed. "Is water that has been heated to 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.) However, if heat treatment is not performed, water collapse does not occur in water or warm water.
熱処理は溶射膜5に行っても良いし、水素発生材料片3に行っても良い。圧延ローラ32で溶射膜5を薄くする際に、圧延ローラ32を加熱し、押圧する溶射膜5を200℃以上300℃以下の温度に加熱するようにしてもよい。
The heat treatment may be performed on the sprayed
従って、溶射膜5の形成後、熱処理を行わないで水素発生材料片3を作成し、使用の直前に熱処理を行うようにすれば、保管中に水崩壊が発生しない水素発生材料片3を得ることができる。
Therefore, if the hydrogen generating
このように本発明の水素発生材料片3は、水との反応性を調整することができるが、反応性を高くしたい場合や、湿度の高い環境でより長期の保管する場合、浸水などによる反応を防止する場合には、水素発生材料片3を樹脂フィルムで封止し、水素発生材料片3と大気や水分とが接触しないようにしてもよいし、水素発生材料片3を容器に入れ、容器に蓋をして水素発生材料片3と大気や水分とが接触しないようにしてもよい。
As described above, the hydrogen generating
このように本発明の水素発生材料片3は、アルカリ金属のように特別な保管手段を必要とすることなく長期の保管が可能なので、長期保管が望まれる緊急災害用の燃料電池の水素発生材料として好適である。
さらに、水としては、水道水の他、海水、湖水、河川の水、雨水等を使用でき、水が主成分であれば種類・純度を問わないので、災害時に好適である。
As described above, the hydrogen generating
Further, as water, in addition to tap water, seawater, lake water, river water, rainwater, etc. can be used, and as long as water is the main component, the type and purity are not limited, so that it is suitable in the event of a disaster.
特に燃料電池は回転機構等がないためメンテナンス無しで長期の保管が可能で、軽量で、かつ、単独で発電可能なため、遠隔地や離島での緊急発電機として期待される。さらに、本発明の水素発生材料片3を備蓄すれば、安全に長期間の保管が可能である。
In particular, fuel cells do not have a rotating mechanism, so they can be stored for a long time without maintenance, are lightweight, and can generate electricity independently, so they are expected to be emergency generators in remote areas and remote islands. Further, if the hydrogen generating
13……燃料室
14……電解質
15……空気室
16……燃料極
17……空気極
25……空気導入口
26……排出口
27……水素ガス導入口
28……配管
13 ……
Claims (10)
添加金属とアルミニウムとが混合された溶射原料を成形して所定形状の溶射材料を得る成形工程と、
前記溶射材料を熔融させて熔融物の溶滴を吹き飛ばして成膜用基板の成膜面に付着させて溶射膜を形成する溶射工程と、
前記溶射膜を前記成膜面から剥離させ、前記溶射膜から所望形状の水素発生材料片を形成する片形成工程と、
を有し、
前記添加金属は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成り、アルミニウム100質量%に対して0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有させる水素発生材料製造方法。 The hydrogen-generating material piece of a fuel cell that generates hydrogen by reacting a hydrogen-generating material piece with water to generate hydrogen, and reacting the generated hydrogen with oxygen to generate electricity and supply electric power to a load. This is a method for producing hydrogen-generating materials.
A molding process in which a thermal spraying raw material in which an additive metal and aluminum are mixed is molded to obtain a thermal spraying material having a predetermined shape.
A thermal spraying step of melting the thermal spray material to blow off droplets of the melt and adhering it to the film-forming surface of the film-forming substrate to form a thermal spray film.
A piece forming step of peeling the sprayed film from the film-forming surface to form a hydrogen generating material piece having a desired shape from the sprayed film.
Have,
A method for producing a hydrogen generating material, wherein the additive metal is composed of any one or a plurality of Sn, In or Bi, and is contained in a range of 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of aluminum.
添加金属とアルミニウムとが混合された溶射原料を成形して所定形状の溶射材料を得る成形工程と、
前記溶射材料を熔融させて溶滴を生成し、前記溶滴を吹き飛ばして成膜用基板の成膜面に付着させて溶射膜を形成する溶射工程と、
前記溶射膜を前記成膜面から剥離させた後、前記溶射膜から所望形状の水素発生材料片を形成する切断工程と、
前記水素発生材料片と水とを前記反応容器内で接触させ、反応によって水素を発生させる水素発生工程と、を有し、
前記添加金属は、Sn、In又はBiのいずれか一種又は複数種から成り、アルミニウム100質量%に対して0.1質量%以上20質量%以下の範囲で含有させる水素発生方法。 Hydrogen generation Material pieces and water are reacted in a reaction vessel to generate hydrogen, and the generated hydrogen reacts with oxygen to generate electricity, and hydrogen is generated in the reaction vessel of a fuel cell that supplies electric power to a load. It is a hydrogen generation method to make
A molding process in which a thermal spraying raw material in which an additive metal and aluminum are mixed is molded to obtain a thermal spraying material having a predetermined shape.
A thermal spraying step in which the thermal spray material is melted to generate droplets, and the droplets are blown off and adhered to the film-forming surface of the film-forming substrate to form a thermal spray film.
A cutting step of forming a hydrogen generating material piece having a desired shape from the sprayed film after peeling the sprayed film from the film-forming surface.
It has a hydrogen generation step of bringing the hydrogen generating material piece and water into contact with each other in the reaction vessel to generate hydrogen by the reaction.
A hydrogen generation method in which the additive metal is composed of any one or more of Sn, In or Bi, and is contained in the range of 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of aluminum.
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